计算机在材料中的应用报告.doc

.第 2 组 . 西华大学实验报告（计算机类）开课学院及实验室：材料科学与工程学院实验中心 实验时间 ：2011年09 月 07 日学 生 姓 名刘洋学 号312008080205320成 绩学生所在学院材料科学与工程学院年级/专业/班08材料工程2班课 程 名 称计算机在材料科学中的应用课 程 代 码8401501实验项目名称用测定数据绘制图形直接表示实验结果二项 目 代 码指 导 教 师刘锦云、王宏斌项 目 学 分一、实验目的掌握用测定数据在EXCEL中绘制图形直接表示实验结果的方法和技能。二、内容与设计思想EXCEL软件有很强大的数据处理功能。在材料试验数据在处理中，应用EXCEL软件的图表处理功能，能使试验数据得到清晰、简明的分析结果，为进一步的试验提供指导。Excel中文版提供了14种标准类型图，20种自定义类型图，每一种标准类型图中又包括好几种子类型。用户可根据实验数据的处理要求选择合适的类型图。【标准类型】中的“XY散点图”是绘制实验数据曲线最常用的图表类型，其【子图表类型】中的“平滑线散点图”、“无数据点平滑线散点图”最常用。使用“图表向导”可以帮助完成绘图，但根据图表向导绘制的图形，还需要掌握一些基本技巧进行修改，才能使作出的图漂亮、正确、充分表达该说明的问题。通常坐标轴的刻度范围、字体大小、图例等都需要修改。一般选中某个图表项目，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中，选择“格式”，打开该图表项目格式对话框，可对该项目进行修改。三、使用环境计算机、EXCEL软件。四、核心代码及调试过程（一）材料阻温特性曲线的绘制阻温曲线：电阻温度曲线。导电材料，尤其是半导体陶瓷其导电率与温度之间有很强的依赖关系，可以利用这种变化关系，把材料应用在不同的领域。弄清材料导电率随温度的变化规律，可为材料的实际应用提供理论基础。（1）测定数据采用R-T电阻温度特性测定仪进行测量。一种正温度系数热敏电阻（PTCR)试样的测定数据有108对。（2）数据的输入：列输入。单个测定数据的大小相差十分悬殊，直接作图，坐标的刻度值太大，图形不好看，也不便读图。需要将原始数据进行处理。在“C3”单元格中，输入“=LOG(B3)”，复制公式，将每个电阻值取对数。（3）阻温曲线的绘制：单击“图表向导”按钮图表类型：【标准类型】“XY散点图”；【子图表类型】“无数据点平滑线散点图”。图表源数据的选择：“数据区域（D）” 输入“温度”和“log（电阻）”的数据范围：“=Sheet1!$A$3:$A110,Sheet1$C$3:$C$110”即选取了作图的数据；“系列产生在”“列”。单击“完成”。（4） 图表的修改删除图例：选中图例，右键， “清除”。修改横坐标的刻度：选中X轴，右键， “坐标轴格式”，【刻度】， “最大值(X)”由“400”“300” 。添加图表、坐标轴标题及X轴网格线：选中图形，右键， “图表选项”。【标题】“图表标题(T) ” ：阻温特性曲线图（姓名）；“数值(X)轴”：温度 / ；“数值(Y)轴”：log（R）。【网格线】 “数值(X)轴”下的“主要网格线(M)”前，打勾。（5）阻特性温曲线的解读由图可见，在低温段随温度的升高，电阻的上升幅度不大。当温度升高到材料的居里温度时，随温度的升高，电阻急剧增加。当电阻达到某一数值时，随温度的升高，电阻上升幅度减小或保持恒定。根据这种特性，可以将这种材料用作保护电路的元件。在材料的居里温度以下，是正常使用范围，超过居里温度时电阻急剧增加，电路中的电流急剧减小而对电路起保护作用。调节材料的成分，可以改变材料的居里温度即可以调节正常使用的温度范围。测定材料的阻温特性曲线，可以判断居里温度是否符合要求。（二）硬度梯度曲线的绘制表面强化处理后的试样，其表面处理层的硬度高，心部基体组织的硬度低。由表及里，存在硬度梯度。硬度梯度对表层组织与基体的结合强度有影响，平缓的硬度梯度，表明从表面到基体组织之间存在成分梯度，表层组织与基体的结合强度较高。很陡的硬度梯度，表明表层组织与基体之间只有物理结合，结合强度就差。一般表面处理试样的性能检测时，都要测定硬度梯度曲线。（1）测定数据的输入一组QPQ表面处理及电镀铬试样的硬度梯度数据，列输入。（2）曲线图的绘制：单击“图表向导”按钮图表类型：【标准类型】“XY散点图”，【子图表类型】“平滑线散点图”。图表源数据的选择：用鼠标选中A2单元格，再拖动鼠标至C15单元格，放松鼠标，即选取了作图的数据； “系列产生在”“列”。图表选项：【标题】“图表标题(T)：”硬度梯度曲线（姓名）；“数值(X)轴”：距表面的距离 / mm；“数值(Y)轴”：硬度 / HV。图表位置： “作为其中的对象插入(O)”。（3） 图表的修改图例位置的修改：选中图例，拖动鼠标至绘图区的空白处，放松鼠标，选中绘图区，将绘图区右边界拖至合适位置。修改纵坐标的刻度：选中Y轴，右键， “坐标轴格式”，【刻度】， “最小值(N)”由“0”“200”， “最大值(X)”由“1600”“1400” 。（4）硬度梯度曲线的解读由图可见，QPQ试样的硬度梯度曲线较平缓，且硬度最大值，出现在次表层。镀铬试样中，表层硬度最大值高于QPQ试样，但硬度梯度很陡。QPQ处理试样的结合强度较高，而镀铬试样的结合强度较低。（三）能谱线分析曲线的再分析使用扫描电镜配置的能谱仪中，可对微区的成分作点、线、面分析。点分析可以输出谱图，作半定量分析，以分析该微区存在哪些元素，大致的物相。线扫描分析，也能输出谱图，单个元素的分布曲线，也可将结果以表格形式输出，进行再分析。面分析能输出单个元素的面分布结果。线扫描的结果以表格形式输出后，可以用Excel进行再分析。（1）数据文件的转换从能谱分析软件输出的表格文件为TSV文件，其扩展名为.tsv。双击打开该文件时，文件为文本文件，不能直接用于数据分析，需进行文件转换后，才能用于数据分析。方法：选中文件右键“打开方式” “Microsoft Office Excel”。文件打开后，最后一列是横坐标，单位为m。因为分析的是微区，横坐标范围在微米级上，所以数值很小，作图时，需进行单位变换。（2）数据的预处理用Excel打开.tsv文件后，表中数据不便直接作图，需进行预处理后，才便于作图。钢表面用铜制活性屏进行离子渗氮后，试样截面的线扫描结果文件为Cu4.tsv。用Excel打开该文件；插入一张新工作表；将横坐标复制到新工作表的第一列；将各元素的数据复制到新工作表的第三列以后；在B1单元格输入“距表面距离/m”在B2单元格输入“=A2*1000000”；在B3以下单元格中复制该公式。选中B列右键“设置单元格格式” 【数字】 “数值” “小数位数(D)” “2”。将各元素的表头用元素符号表示。（3）元素分布曲线的绘制选择横坐标与Cu、N两列。单击“图表向导”按钮。图表类型：【标准类型】“XY散点图”，【子图表类型】“无数据点平滑线散点图”。图表源数据：“下一步”图表选项：【标题】“图表标题(T)：” N及Cu元素的分布曲线（姓名）；“数值(X)轴”：距表面的距离 / m；“数值(Y)轴”：计数强度/cts。图表位置： “作为其中的对象插入(O)”。（4） 图表的修改图表标题位置的修改：选中图表标题，拖动鼠标至横坐标标题的下方，放松鼠标，选中绘图区，将绘图区向上拖至合适位置。图例位置的修改：选中图例，拖动鼠标至绘图区的空白处，放松鼠标，选中绘图区，将绘图区右边界拖至合适位置。修改横坐标的刻度：选中X轴，右键， “坐标轴格式”，【刻度】 “最大值(X)”由“40”“35” ， “主要刻度单位(A)”由“10”“5” 。曲线粗细的修改：选中曲线，右键， “数据系列格式”，【图案】“线形”实线、2号粗细 。（5）元素分布曲线的解读由图可见，Cu元素主要分布在最外层，厚约3m。N元素主要分布在次表层，厚度约67m。五、总结材料科学研究中数学模型的建立方法、常用的数值分析方法和